MODUL IIIPENGUKURAN VISKOSITAS DENGAN REDWOOD VISCOMETER

LAPORAN PRAKTIKUM

Nama:Muhamad Choirul Azis

NIMKelompok::12213060Shift 2 Kelompok 2

Tanggal Praktikum: 28 Oktober 2014

Tanggal Penyerahan:5 November 2014

Dosen:Zuher Syihab ST, Ph.D.

Asisten Modul:Wais Alqarni (12211076)I Gusti Agung Gede (12211083)

LABORATORIUM ANALISA FLUIDA RESERVOIRPROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKANINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2014

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI.....................................................................................................................................iDAFTAR TABEL.............................................................................................................................iiDAFTAR GAMBAR........................................................................................................................iiiBAB ITUJUAN PERCOBAAN, TEORI DASAR, DAN PRINSIP PERCOBAAN1.1 Tujuan Percobaan.............................................................................................11.2 Teori Dasar........................................................................................................21.3 Prinsip Percobaan..............................................................................................3BAB IIDATA PERCOBAAN DAN PENGOLAHAN DATA2.1 Data Percobaan.................................................................................................42.2 Pengolahan Data...............................................................................................4BAB IIIANALISIS DAN PEMBAHASAN3.1 Asumsi..............................................................................................................103.2 Analisis Alat......................................................................................................113.3 Analisis Hasil....................................................................................................12BAB IVKESIMPULAN4.1 Kesimpulan.......................................................................................................13BAB VKESAN DAN PESAN5.1 Kesan................................................................................................................145.2 Pesan.................................................................................................................14BAB VIDAFTAR PUSTAKA6.1 Daftar Pustaka.................................................................................................15BAB VIIJAWAB PERTANYAAN7.1 Resume Paper...................................................................................................15i

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1.1 Data Picnometer...............................................................................................4Tabel 2.1.2 Data waktu alir.................................................................................................4Tabel 2.2.1 Densitas Minyak..............................................................................................5Tabel 2.2.2 Viskositas Kinematik.......................................................................................6Tabel 2.2.3 Viskositas Dinamik..........................................................................................7Tabel 2.2.4 Spesific Gravity...............................................................................................9

iiDAFTAR GAMBAR

Gambar 1.2.1 Hubungan Viskositas Minyak terhadap Tekanan........................................2Gambar 1.2.1 Hubungan Viskositas Gas terhadap Tekanan..............................................2Gambar 2.2.1 Grafik Viskositas Kinematik (St) VS Temperature.....................................6Gambar 2.2.2 Grafik Viskositas Dinamuk (St) VS Temperature ......................................8Gambar 2.2.3 Grafik Spesific Gravity VS Temperature ...................................................9

iiiPENGUKURAN VISKOSITAS DENGAN REDWOOD VISCOMETER

I. TUJUAN, TEORI DASAR, DAN PRINSIP PERCOBAAN1. Tujuan PercobaanMengetahui pemakaian Redwood viscometer untuk :1. Mengukur keengganan suatu minyak untuk mengalir yang diperoleh sebagai fungsi dari waktu pengaliran (dalam detik).2. Menghitung Index Viscosity suatu sample minyak.2. Teori DasarViskositas merupakan parameter penting tentang aliran fluida yang merupakan salah satu karakteristik dari fluida. Viskositas dari suatu fluida merupakan parameter yang perlu diperhatikan oleh seorang petroleum engineer, karena sangat erat sekali hubungannya pada proses aliran fluida pada media berpori, yaitu reservoir atau aliran fluida pada pipa setelah minyak diproduksi. Viskositas merupakan parameter penting untuk memaksimalkan produksi suatu reservoir. Viskositas yang tinggi dari fluida menyebabkan fluida sulit untuk mengalir, oleh karena itu diperlukan metode maupun design alat yang khusus. Reservoir dengan viskositas yang rendah, maka laju produksinya tinggi sehingga dapat menghemat biaya alat-alat dan produksi. Selain itu nilai viskositas dapat memberikan informasi mengenai kandungan fluida dan fraksi yang ada pada fluida reservoir. Fluida reservoir yang memiliki viskositas yang tinggi, fluida tersebut memiliki kandungan hidrokarbon fraksi berat yang lebih banyak dibanding fraksi ringannya, sebaliknya fluida yang memiliki viskositas yang rendah, maka kandungan hidrokarbonnya lebih banyak dibanding fraksi ringannya.Viskositas adalah ukuran keengganan suatu fluida untuk mengalir .Berdasarkan jenisnya ada 2 jenis viskositas ,yaitu viskositas kinematik yang merupakan ukuran keengganan aliran suatu fluida untuk mengalir dibawah pengaruh gaya gravitasi dan beban tekanan yang proporsional terhadap densitas fluida ,dengan satuan cSt (centistoke). Dan viskositas dinamik yang merupakan ukuran viskositas suatu fluida bergerak yang dipengaruhi oleh suatu tekanan geser, dengan satuan cP (centipoise).1 Pada umumnya ukuran viskositas fluida menurun dengan munurunnya temparature dan pressure seperti pada viskositas minyak.Gambar 1.2.1 Hubungan Viskositas Minyak terhadap Tekanan Pada gambar 1.2.1 Viskositas minyak menurun seiring menurunnya pressure pada tekanan diatas Pb karena jarak antar molekul gas yang terlarut dalam minyak menjadi lebih renggang sehingga lebih mudah bergerak sedangkan untuk tekanan di bawah Pb ,menurunnya tekanan menyebabkan viskositas yang meningkat karena gas terlarut lepas dan fluida minyak kehilangan komponen ringannya.Sedangkan untuk gas pengaruh temperature dapat menyebabkan dua kondisi yang berbeda bergantung zona tekanan.Gambar 1.2.1 Hubungan Viskositas Gas terhadap Tekanan

Pada gambar 1.2.2 untuk zona tekanan rendah ,kenaikan temparature menyebabkan peningkatan viskositas gas.2 Hal ini terjadi karena pada zona tekanan rendah molekul-molekul yang berjarak sangat renggang gaya tarik antar molekul lebih dominan dibandingkan dengan gaya tolaknya sehingga cenderung untuk bersatu dan menyebabkan peningkatan viskositas gas.Untuk zona tekanan tinggi ,kenaikan temparature menyebabkan penurunan viskositas gas. Hal ini terjadi karena pada zona tekanan tinggi molekul-molekul yang berjarak cukup dekat gaya tolak antar molekul lebih dominan dibandingkan dengan gaya tariknya sehingga molekul cenderung untuk bergerak bebas dan menyebabkan penurunan viskositas gas.Selain itu ada beberapa faktor yang dapat memengaruhi ukuran viskositas seperti ,kehadiran zat lain yang dapat meningkatkan viskositas, bentuk molekul dimana viskositas akan meningkat dengan semakin tingginya ikatan rangkap, ikatan antar molekul dimana viskositas semakin tinggi seiring dengan kuatnya ikatan antar molekul ,misal dengan kehadiran ikatan hidrogen, dan gaya london yang besarnya dipengaruhi oleh ukuran dan banyaknya partikel.

3. Prinsip PercobaanMenentukan viskositas kinematik menggunakan persamaan konversi Viskositas Kinematik sebagai fungsi waktu dalam detik yang dibutuhkan bagi 50 cc sampel minyak untuk mengalir / menetes dari oil cup ke dalam flask menggunakan Redwood Viscometer pada temperature tertentu dan tekanan konstan. Selain itu menentukan viskositas dinamik yang merupakan hasil perkalian antara viskositas kinematik dan densitas dari sampel minyak tersebut, dimana densitas dari suatu sampel minyak ditentukan menggunakan picnometer dengan membandingkan massa sampel minyak yang diperoleh dengan mengurangi massa picnometer yang telah terisi sampel minyak dikurangi massa picnometer yang masih kosong lalu dibandingkan dengan volume dari picnometer. Dengan menggunakan picnometer dapat ditentukan juga spesific gravity (SG) dari suatu sampel minyak dengan membandingkan antara densitas sampel minyak dengan densitas air. Kemudian menentukan Viscosity Index (VI) dari viskositas kinematik sampel minyak tersebut.3II. DATA PERCOBAAN DAN PENGOLAHAN DATA1. Data PercobaanTabel 2.1.1 Data PicnometerT (42 O C)T (51 O C)T (61 O C)T (67 O C)T (75 O C)

Massa Picnometer Kosong (gr)20,1620,1620,1620,1620,16

Volume Picnometer Isi (gr)42,7742,7142,5842,5242,50

Volume Picnometer (ml)1010101010

TemperaturWaktu(t)

oC(sekon)

37.7-

4233,41

5130.55

6129.95

6728,18

98,8-

Tabel 2.1.2 Data waktu alir

2. Pengolahan DataDensitas minyak

oil = mpicnometer+oil - mpicnometerkosong Vpicnometer

4Tabel 2.2.1 Densitas MinyakT(oC)moil (gr)Volume Picno (mL)

37.7-25-

4222,61250,9044

5122,55250,902

6122,42250,8968

6722,36250,8944

98.8-25-

1. Viskositas kinematik (Vk)Pada saat t < 43 s, maka berlaku Persamaan Engler :te = 1,8645 t0,9923Vk = 0,00147 te 3,74 te untuk T = 42oCte = 1,8645 x (33,41)0,9923 = 60,632Vk = 0,00147 x 60,632 - 3,74 = 0,02744 St 60,632 untuk T = 51 oCte = 1,8645 x (30,55)0,9923 = 55,48032Vk = 0,00147 x 55,48032 - 3,74 = 0,0141447 St 55,48032 untuk T = 61 oCte = 1,8645 x (29,95)0,9923 = 54,399Vk = 0,00147 x 54,399- 3,74 = 0,01121 St 54,399 untuk T = 67 oCte = 1,8645 x (28,18)0,9923 = 51,20811Vk = 0,00147 x 51,20811- 3.74 = 0,002240615 St 51,20811

untuk T = 37,7 oCMenggunakan ekstrapolasiY(t)= A +BtA=0,06418594662B= -9,127080158x 10-4Y=0,02977685443

5 untuk T = 98,8 oCMenggunakan ekstrapolasiY(t)= A +BtA=0,06418594662B= -9,127080158x 10-4Y= -0.02618720534

Tabel 2.2.2 Viskositas KinematikT(oC)Vk (St)

37,70,02977685443

420,02744

510,0141447

610,01121

670,002240615

98,8-0.02618720534

Gambar 2.2.1 Grafik Viskositas Kinematik (St) VS Temperature

62. Viskositas dinamik () = Vk untuk T = 37,7oCMenggunakan ekstrapolasiY(t)= A +BtA=0,05810660957B= -8.271224014x 10-4 x tY=0,02692409504 untuk T = 42oC = 0,02744 x 0,9044 =0,024816736 P untuk T = 51oC = 0,0141447 x 0,902=0,0127585194 P untuk T = 61oC = 0.01121 x0,8968 =0,010053128 P untuk T = 67oC = 0.002240615 x0,8944 =0,002004006056 P untuk t =98,8 oCMenggunakan ekstrapolasiY(t)= A +BtA=0,05810660957B= -8.271224014x 10-4 x tY= -0,02361308369

Tabel 2.2.3 Viskositas DinamikT(oC) (P)

37,70,02692409504

420,024816736

510,0127585194

610,010053128

670,002004006056

98,8-0,02361308369

7Gambar 2.2.2 Grafik Viskositas Dinamuk (P) VS Temperature

3. Spesifik Gravity (SG)SG = oil hitung air Diasumsikan air = 1 g/mL untuk T = 37,7 0CSG = -untuk T = 42 0CSG = 0,9044g/ml = 0,9044 1 g/ml untuk T = 51 0CSG = 0,902 g/ml = 0,902 1 g/ml untuk T = 61 0CSG = 0,8968 g/ml = 0,8968 1 g/ml untuk T = 67 0CSG = 0.8944 g/ml = 0,8944 1 g/ml untuk T = 98,8 0CSG = -8Tabel 2.2.4 Spesific GravityT (0C)SG

37,7-

420,9044

510,902

610,8968

670,8944

98,8-

Gambar 2.2.3 Grafik Spesific Gravity VS Temperature

4. Viscositas IndexUntuk minyak dengan VI antara 0 sampai 100 berlaku:

Untuk minyak dengan VI di atas 100 berlaku:

di mana: U = 0,02977685443 St = 2,977685443 cStY = -0.02618720534 St = -2,618720534 cSt9Karena untuk minyak dengan viskositas kinematik pada 210oF / 98,8oC dibawah 2.0 cSt berlaku :L = Y (1.655 + 1.2665Y)H = Y (0.1725 + 0.34984Y)Maka, L = -2,618720534 (1.655 + 1.2665 x -2,618720534) = 4,351291065 H = -2,618720534 (0.1725 + 0.34984 x -2,618720534) = 1,947367509VI = 4,351291 2,977685443 x 100 = 57,14015284 4,351291 1,947367509

III. ANALISIS DAN PEMBAHASANAsumsi Percobaan1. Semua alat berfungsi dengan baik.2. Tekanan konstan selama percobaan berlangsung, sehingga tidak ada pengaruh tekanan terhadap viskositas.3. Temperatur sampel minyak konstan saat pengukuran waktu pengaliran dan saat pengukuran massa dengan picnometer, serta temperatur yang terukur benar-benar temperatur yang dikehendaki .4. Tidak ada zat pengotor dalam oil cup dan orifice karena zat pengotor akan menyumbat aliran sehingga waktu alir akan bertambah.5. Arah aliran sudah tegak lurus karena jika arah aliran miring akan menambah waktu alir dan menghasilkan resultan gaya gesek terhadap sumbu horizontal dan dapat mempengaruhi hasil perhitungan.6. Tidak ada minyak yang muncrat saat minyak jatuh dari orifice ke flask7. Tidak ada pengaruh angin saat minyak jatuh dari orifice ke flask8. Volume sampel minyak termasuk buihnya adalah tepat 50 cc.9. Tidak ada titik air di dalam picnometer yang dapat mengurangi ketepatan pengukuran massa.10. Sebelum diisi sampel minyak, oil cup dalam keadaan benar-benar bersih, sehingga oil cup 100% diisi oleh sampel minyak.11. Tidak terjadi kesalahan paralaks dalam penentuan temperatur, massa atau pun waktu alir dari sampel minyak.10Analisis Alat 1. Picnometer adalah alat yang digunakan untuk menentukan densitas suatu fluida dengan mengukur massa fluida yang ada di dalam picnometer yang diperoleh dari selisih antara massa picnometer yang telah terisi fluida dengan massa picnometer yang masih kosong lalu dibagi dengan volume picnometer yang digunakan. Pengukuran massa fluida dengan picnometer bisa sangat akurat jika pengisian fluida dilakukan dengan tepat. Penggunakan picnometer yang lebih besar menghasilkan pengukuran densitas fluida yang lebih akurat dibanding picnometer yang lebih kecil karena galat yang diperoleh lebih kecil dengan menggunakan ukuran picnometer yang lebih besar dibanding picnometer yang lebih kecil.2. Redwood Viscometer adalah alat yang digunakan untuk menentukan viskositas suatu fluida pada temperatur tinggi, sehingga amat baik untuk mengukur fluida yang memiliki viskositas tinggi, yang biasanya berupa crude oil dengan struktur komponen berat. Media pemanas yang digunakan Redwood Viscometer adalah fluida air. Kelebihan penggunaan media air sebagai media pemanas yaitu perubahan suhu fluida air pada saat penentuan waktu alir sampel tidak berubah drastis dan signifikan, selain itu air yang digunakan adalah air aquades sehingga tidak ada kandungan ion-ion sehingga tidak merusak alat. Untuk keakuratan data perhitungan selama waktu pengaliran sampel berlangsung, perubahan suhu harus dijaga konstan dan tidak boleh mengalami perubahan lebih dari 1%. Namun kekurangan penggunaan media air sebagai media pemanas yaitu terbatasnya suhu pengamatan yang dapat dilakukan pada saat percobaan, yaitu hanya sampai 212oF (100oC) karena pada suhu tersebut fluida air akan berubah fasa menjadi uap. Dengan kata lain, kelebihan dari penggunaan Redwood Viscometer dalam menentukan viskositas suatu fluida adalah waktu alir minyak relatif cepat, tidak seperti pada Ostwald Viscometer, kenaikan temperaturnya sangat cepat, tidak perlu menentukan konstanta alat, fluida pemanasnya mudah diganti ( bisa menggunakan fluida selain air), dapat menentukan viskositas crude oil yang berfraksi berat, penggunaan alatnya sederhana, tidak rumit. Sedangkan kelemahan dari alat ini adalah tidak bisa mengukur pada kondisi temperatur dan tekanan reservoir, tingkat ketelitian kurang tinggi, hanya bagus untuk fluida dengan waktu alir > 43 second,11penguapan fluida pemanas cukup tinggi dan tidak memiliki control temperatur sehingga sulit menentukan temperatur (tidak stabil).Hal yang perlu diperhatikan pada saat kita mengukur waktu alir sampel yang mengalir melalui Redwood Viscometer adalah saat pertama kali kita mengukur waktu alir. Kita mulai mengukur waktu alir sampel ketika valve diangkat dan sampel mulai keluar dari orifice bukan ketika sampel jatuh di dalam flask. Hal ini dikarenakan jika kita mengukur waktu alir sampel ketika sampel tersebut jatuh di flask maka sampel tersebut telah memiliki kecepatan saat tepat menumbuk flask yang berarti sampel tersebut telah memiliki suatu energi yaitu energi kinetik sehingga dalam perhitungannya nanti kita harus mengkoreksi energi yang dimiliki oleh sampel tersebut dan itu tidak praktis.

3. Analisis HasilDi percobaan kali ini, praktikan menentukan viskositas satu sampel minyak pada temperatur 37,7 0C, 42 0C, 51 0C, 61 0C, 98,8 0C dengan menghitung terlebih dahulu waktu yang dibutuhkan oleh 50 cc sampel minyak Jatibarang untuk mengalir dari oil cup ke flask sesuai dengan suhu yang diinginkan. Namun pada percobaan kali ini data 37,7 0C dan 98,8 0C tidak melalui pengukuran melainkan ekstrapolasi karena untuk suhu 37,7 0C tidak dapat diperoleh data waktu alir yang disebabkan oleh minyak masih belum dapat mengalir dengan lancar melewati porifice dan untuk 98,8 0C tidak diperoleh data karena pemanasan tidak dapat mencapai suhu 98,8 0C yang disebabkan oleh tekanan ruang < 1 atm. Dari hasil percobaan terlihat bahwa viskositas semakin kecil dengan membesarnya temperatur, viskositas kinematik berturut bernilai, 0,02977685443, 0,02744, 0,0141447, 0,01121, 0,002240615, -0,02618720534. mengecil seiring dengan pertambahan suhu dari 37,7 0C ,42 0C, 51 0C 61 0C, 98,8 0C. Hal ini sesuai dengan teori yang ada mengenai pengaruh temperatur terhadap viskositas suatu fluida bahwa kenaikan temperatur akan mengakibatkan jarak antar molekul bertambah besar yang menyebabkan pertambahan volume sehingga molekul lebih leluasa bergerak dan fluidititasnya pun meningkat (fluida semakin mudah mengalir).Dan pola penurunan viskositas kinematik sesuai dengan viskositas dinamik karena viskositas dinamik merupakan pekalian antara viskositas kinematik dan massa jenis. Viskositas kinematik ini diperoleh melalui pengolahan data menggunakan persamaan engler.Untuk Viscosity Index (VI) sampel minyak Jatibarang diperoleh melalui perhitungan dengan memperhatikan kriteria-kriteria tertentu. Melalui perhitungan diperoleh VI sebesar 57,1401528412Dalam perhitungan Spesific Gravity (SG) untuk percobaan ini nilai dari air diasumsikan 1 gr/mL untuk setiap suhunya Dari hasil yang diperoleh menunjukan bahwa densitas sampel minyak yang sebenarnya merupakan spesific gravity (SG) dari sampel minyak tersebut. Berdasarkan data perhitungan didapatkan pola penurunan SG terhadap kenaikan temperature ,hal ini dapat dijelaskan dengan memuainya fraksi ringan saat kenaikan temperature sehingga untuk volume yang sama terdapat sejumlah massa yang lebih kecil dikarenakan pemuaian tersebut sehingga terjadi pola penurunan SG.IV. KESIMPULAN1. Hasil pengukuran viskositas kinematik dan viskositas dinamik dari sampel minyak dengan terlebih dahulu mengukur waktu alir sampel minyak tersebut dengan menggunakan redwood viscometer disajikan dalam tabel berikut :T (0C)Vk (St) (P)

37,70,029776854430,02692409504

420,027440,024816736

510,01414470,0127585194

610,011210,010053128

670,0022406150,002004006056

98,8-0.02618720534-0,02361308369

2. Viscosity Index =57,14015284

13V. KESAN DAN PESANKesanPraktikum kali ini menjadi praktikum yang paling menegangkan seumur hidup sampai saat ini. Tes awal lumayan sulit ,nilai tes awal dengan nilai paling kecil selama praktikum sepertinya .Untuk tes alat lebih menegangkan dibanding modul-modul sebelumnya apalagi dengan adanya gocek-gocek jawaban yang semakin lama menjawab semakin ragu bahkan karena regu ada yang sampai nangis. Yang paling menegangkan waktu nunggu hasil tes awal dan tes alat yang super lama buat tahu kita dikick apa engga meski akhirnya kita dikasih tugas resume paper.Makan-makan Pizza pun menjadi sebuah selebrasi untuk merayakan keberhasilan tidak ada yang di-kick Asistennya juga seru pas praktikum bisa diajak ngobrol, tapi akhirnya kebanyakan ngobrol praktikannya malah ada yang gabut ga ngelakuin percobaan pas akhir-akhir. Pembahasan dari asisten detail dan mudah dimengerti jadi mempermudah saya membuat laporan.PesanPertahankan bang!!! Kelompok selanjutnya harus lebih menegangkan karena meskipun sulit tapi asik

14VI. DAFTAR PUSTAKAMcCain, William D.Jr., The Properties of Petroleum Fluids, 2nd Edition, PennWell Publishing Co., 1990, Tulsa, Oklahoma. W.R. Siagian, Utjok. Diktat Kuliah Fluida Reservoir. Departemen Teknik Pertambangan dan Perminyakan. 2002. Institut Teknologi Bandung, Bandung.

15VII. JAWAB PERTANYAAN

Resume Paper A Viscosity Correlation for Gas-Saturated Crude OilPaper ini mempresentasikan korelasi untuk memprediksi minyak mentah yang tersaturasi gas. Korelasi ini berdasrkan jumlah gas yang larut viskositas dead oil pada temperatur yang diinginkan.Penelitian yang ada menunjukkan bahwa baik perbedaan formation volume vaktor cairan dan GOR pada gas-saturated crude oil dapat digunakan sebagai parameter korelasi. Dalam usaha penyempurnaan korelasi ini ditemukan bahwa pada GOR larutan yang tetap, hubungan antara viskositas gas-saturated crude oil dengan viskositas dead oil adalah garis lurus pada koordinat algoritmik.Data yang diolah adalah data viskositas 457 sampel crude oil yang didapat dari rolling ball-type viscometer dan masing-masing viskositas sampel pada tiap proses diffrential liberation diplot terhadap solution GOR pada kertas semi-logaritmik. Kemudian diplot terhadap masing-masing GOR pada kertas logaritmik dimulai pada saat GOR =0.Garis yang terbentuk dihitung perpotongan dan kemiringannya.Kemiringan ini tidak halus dan tidak konsisten karena data tiap GOR diproses terpisah dan ditambah kekurangan data pada GOR yang tinggi. Karena tidak ada alasan teoritikal untuk ketidakkonsistenan kemiringan maka kurva terbaik digambar melalui titik yang telah dihitung.Kedua bentuk kurva memberikan relasi yang sama antara tiga variabel : (1)viskositas dead oil pada Treservoir dan Patmospheric. (2)viskositas gas-saturated oil pada P dan T yang sama, (3)Solution GOR pada gas-saturated oil. Jika dua variabel diketahui maka satu variabel dapat dihitung melalui persamaan berikut :

16Persamaan ini dapat dibalik untuk mencari variabel yang lain. Korelasi ini dapat digunakan pada sejumlah besar area produksi.

17